DE10228572B4 - Pure optical OR gate performed using optical semiconductor amplifier - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
für rein
optische ODER-Logikoperationen mit:
einem optischen Pulsgenerator;
einem
modengekoppelten Faserlaser (MLFL) zum Erzeugen von Eingangssignalmustern
A und B für
rein optische ODER-Logikoperationen
von dem Pulsgenerator;
einem ersten Faserkoppler (FC1) zum
Abzweigen des Ausgangs von dem modengekoppelten Faserlaser durch
ein Abzweigverhältnis
von 50:50;
einer ersten optischen Verzögerungseinrichtung zum Zeitverzögern des
optischen Ausgangs von dem ersten Faserkoppler;
einer ersten
optischen Steuerungseinrichtung zum Steuern der Intensität und der
Polarisation des optischen Ausgangs von dem ersten Faserkoppler;
einem
zweiten Faserkoppler (FC2) zum Erzeugen des Eingangssignalmusters
A durch Koppeln optischer Ausgänge von
der ersten Verzögerungseinrichtung
und der ersten optischen Steuerungseinrichtung;
einem dritten
Faserkoppler (FC3) zum Abzweigen des optischen Ausgangs von dem
zweiten Faserkoppler durch ein Abzweigverhältnis von 10:90;
einer
zweiten Verzögerungseinrichtung
zum Zeitverzögern des
optischen Ausgangs von dem zweiten Faserkoppler (FC2);
einem
vierten Faserkoppler (FC4) zum Detektieren des optischen Ausgangs
von der zweiten...Device for purely optical OR logic operations with:
an optical pulse generator;
a mode-locked fiber laser (MLFL) for generating input signal patterns A and B for purely optical OR logic operations from the pulse generator;
a first fiber coupler (FC1) for branching the output from the mode-locked fiber laser through a 50:50 branch ratio;
a first optical delay means for delaying the optical output from the first fiber coupler;
a first optical control means for controlling the intensity and the polarization of the optical output from the first fiber coupler;
a second fiber coupler (FC2) for generating the input signal pattern A by coupling optical outputs from the first delay means and the first optical control means;
a third fiber coupler (FC3) for branching the optical output from the second fiber coupler through a branch ratio of 10:90;
second delay means for delaying the optical output from the second fiber coupler (FC2);
a fourth fiber coupler (FC4) for detecting the optical output from the second ...
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein rein optisches ODER-Gatter unter Einsatz der Verstärkungssättigung und Wellenlängenumwandlungscharakteristika von optischen Halbleiterverstärkern (SOA). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik, ein rein optisches ODER-Gatter auszuführen, welches rein optische Logikoperationen durch den Einsatz optischer Signale durchführt, welche von beliebigen Punkten optischer Schaltungen, wie optischer Rechenschaltungen, als ein Pumpsignal und ein Gebersignal übertragen werden.The The present invention relates to a purely optical OR gate under Use of gain saturation and wavelength conversion characteristics of semiconductor optical amplifiers (SOA). In particular, the present invention relates to a technique purely optical OR gate perform, which is purely optical Logical operations performed by the use of optical signals, which from arbitrary points of optical circuits, such as optical computing circuits, as a pump signal and a transmitter signal are transmitted.
Beschreibung verwandter Gebietedescription of related areas
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach optischen Systemen für hohe Geschwindigkeiten und eine große Kapazität dramatisch gestiegen. Da die Informationsnetzwerke der Zukunft für Multimedia-Dienste, wie Sprachsignale, stationäre Bilder und bewegte Bilder vorbereitet sein müssen, wird erwartet, daß die Informationsverarbeitungskapazität von Basisnetzwerken von einigen Hundert Gbit/s auf einige Tbit/s ansteigt. Deshalb sind rein optische Signalverarbeitungsverfahren als Kerntechnologien aufgekommen, um große Datenkapazitäten zu übertragen, zu verarbeiten und auszutauschen.In In recent years there has been a demand for high speed optical systems and a big one capacity increased dramatically. As the information networks of the future for multimedia services, like speech signals, stationary Pictures and moving pictures have to be prepared, it is expected that the information processing capacity of basic networks increases from a few hundred Gbit / s to a few Tbit / s. That's why purely optical signal processing techniques as core technologies come up to big data capacity to transfer, too process and exchange.
Insbesondere, da rein optische Logikoperationen die schwerfällige elektrooptische Umwandlung vermeiden können, wird es als Kerntechnologie für rein optische Signalverarbeitungssysteme betrachtet. Deshalb werden Technologien von rein optischen Logikgattern lebhaft auf dem Gebiet des optischen Computing und der rein optischen Signalverarbeitung entwickelt.Especially, because purely optical logic operations avoid the cumbersome electro-optical conversion can, will it as a core technology for pure considered optical signal processing systems. That's why technologies are used of purely optical logic gates, in the field of optical computing and the purely optical signal processing developed.
Bis jetzt haben rein optische Logikgatter für eine ultrahochgeschwindigkeitsoptische Informationsverarbeitung hauptsächlich die nicht linearen Charakteristika von optischen Halbleiterverstärkern (SOAs) genutzt. Beispielsweise basieren rein optische Logikgatter auf Mechanismen, wie Vier-Wellen-Mischen (FWM), Kreuzverstärkungsmodulation (XGM), Kreuzphasenmodulation (XPM), Kreuzabsorptionsmodulation (XAM) oder Kombinationen dieser.To now have purely optical logic gates for an ultra-high speed optical Information processing mainly the non-linear characteristics of semiconductor optical amplifiers (SOAs) used. For example, purely optical logic gates are based on mechanisms like four-wave mixing (FWM), cross-enhancement modulation (XGM), Cross Phase Modulation (XPM), Cross Absorption Modulation (XAM) or Combinations of these.
Deshalb wurden rein optische ODER-Gatter gemäß dem Stand der Technik durch Verfahren realisiert, welche ultraschnelle, nicht lineare Interferometer (UNI) einsetzen, welche die nicht lineare Verstärkung und den Brechungsindexwechsel von optischen Halbleiterverstärkern (SOA) einsetzen [Siehe N. S. Patel, K. L. Hall und K. A. Rauschenbach, Opt. Lett. Ausgabe 21, 1466 (1996)] und integrierten SOA-basierten Michelson Interferometer [Siehe T. Fjelde, D. Wolfson, A. Kloch, C. Janz, A. Coquelin, I. Guillemot, F. Gaborit, F. Poingt, B. Dagens und M. Renaud, Electronic Letters, Ausgabe 36, 813 (2000)].Therefore were purely optical OR gates according to the prior art by Method realizes which ultrafast, non-linear interferometer (UNI) employing non-linear gain and refractive index change of semiconductor optical amplifiers (SOA) [See N.S. Patel, K.L. Hall and K.A. Rauschenbach, Opt. Lett. Issue 21, 1466 (1996)] and integrated SOA-based Michelson Interferometer [See T. Fjelde, D. Wolfson, A. Kloch, C. Janz, A. Coquelin, I. Guillemot, F. Gaborit, F. Poingt, B. Dagens and M. Renaud, Electronic Letters, Issue 36, 813 (2000)].
Um jedoch eine Vielzahl von rein optischen Logikgattern, wie AND, NAND, OR, NOR und XOR, in komplizierten optischen Schaltungen optischer Rechen- oder rein optischer Signalverarbeitungssysteme einsetzen zu können, ist es wünschenswert, jedes der rein optischen Logikgatter so auszuführen, daß sie auf demselben Betriebsprinzip für eine günstige Systemzusammensetzung ausgeführt werden. Durch den Einsatz der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlungscharakteristika von SOAs können rein optische NOR, XOR und NAND sowie rein optische OR- bzw. ODER-Gatter gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. [Für rein optische NOR-Gatter, siehe Y. T. Byun, S. H. Kim, D. H. Woo, D. H. Kim und S. H. Kim, New Physics, Ausgabe 40, 560 (2000).]Around however, a variety of purely optical logic gates, such as AND, NAND, OR, NOR and XOR, in complicated optical circuits optical Use computational or purely optical signal processing systems to be able to it is desirable each of the purely optical logic gates to perform so that they on the same operating principle for one favorable System composition executed become. By using the gain saturation and the wavelength conversion characteristics of SOAs can purely optical NOR, XOR and NAND as well as purely optical OR or OR gates according to the present Invention executed become. [For pure NOR optical gates, see Y.T. Byun, S.H. Kim, D.H. Woo, D. H. Kim and S.H. Kim, New Physics, Issue 40, 560 (2000).]
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung löst die oben genannten Probleme des Standes der Technik. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung ausgeführt für rein optische ODER-Gatter durch den Einsatz der Charakteristika von der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlung von optischen Halbleiterverstärkern (SOAs) vorzusehen.The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art. It is one Object of the present invention, a device designed for purely optical OR gates through the use of the characteristics of the gain saturation and the wavelength conversion of semiconductor optical amplifiers (SOAs).
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine rein optische ODER-Logikvorrichtung vor, in welcher 2,5 Gbit/s Eingangssignale vier Logiksignale durch modengekoppelte Faserlaser und Multiplexverfahren erzeugt, und dann diese Logiksignale und das Gebersignal unter dem Einfluß der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlungscharakteristika sind, während sie durch den optischen Halbleiterverstärker (SOA) übertragen werden.Around to solve the above problem The present invention provides a purely optical OR logic device in which 2.5 Gbit / s input signals through four logic signals generates mode-locked fiber lasers and multiplexing, and then these logic signals and the encoder signal under the influence of the gain saturation and the wavelength conversion characteristics are while they are transmitted through the semiconductor optical amplifier (SOA).
Die oben genannten und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann einfacher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verständlich, welche einen Teil dieser Offenbarung bilden.The above and other features and advantages of the present Invention will become more readily apparent to those skilled in the art from the following detailed Description in conjunction with the accompanying drawings, which form part of this disclosure.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Im Nachfolgenden wird die Zusammensetzung und der Betrieb der vorliegenden Erfindung detailliert durch bevorzugte Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.in the Below is the composition and operation of the present Invention detailed by preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
Eine
Ausführungsform,
wie die in
Die
Ausführungsform
kann zusätzlich
einen ersten Erbiumdotierten Faserverstärker (EDFA1;
Die
Ausführungsform
kann außerdem
zusätzlich
einen zweiten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA2;
Jetzt
wird der ausführende
Vorgang von einer rein optischen ODER-Logikvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zunächst werden
die Eingangssignalmuster A und B zum Verifizieren des rein optischen ODER-Logikvorgangs
durch einen modengekoppelten Faserlaser (MLFL;
Jetzt
wird die obere Faser des Ausgangendes des zweiten Faserkopplers
(
Auf
der anderen Seite wird das Eingangssignalmuster A (1100) von der
tiefer liegenden Faser des Ausgangsendes des zweiten Faserkopplers (FC2;
Jetzt
wird das Ausgangsmuster A+B von der unteren Faser des Ausgangsendes
des fünften
Faserkopplers (FC5;
Bei
dieser Stufe wird das Signalmuster C erzeugt, welches aufgrund der
Verstärkungssättigung und
der Wellenlängenumwandlungscharakteristika des
ersten optischen Halbleiterverstärkers
(SOA1;
Jetzt
wird das Wellenlängen-umgewandelte Signalmuster
C bei dem zweiten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA2;
Wie
in der Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, werden zwei Eingangssignalmuster A (1100)
und B (0110) derselben Wellenlänge
zu dem ersten optischen Halbleiterverstärker (SOA1;
Wie zuvor gezeigt, wird gemäß der Vorrichtung, welche für rein optische ODER-Logikoperationen unter Einsatz eines optischen Halbleiterverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, das Eingangssignal von 2,5 Gbit/s zum Vorsehen vier logischer Signale durch einen modengekoppelten Faserlaser und Multiplex-Techniken eingesetzt, und wenn diese Logiksignale und das Gebersignal durch einen optischen Halbleiterverstärker (SOA) laufen, wird das rein optische ODER-Gatter durch die Charakteristika der Verstärkungssättigung und Wellenlängenumwandlung ausgeführt.As previously shown, according to the device, which for purely optical OR logic operations using an optical Semiconductor amplifier according to the present Invention is executed, the input signal of 2.5 Gbit / s to provide four logical signals through a mode locked fiber laser and multiplexing techniques used, and when these logic signals and the encoder signal through a semiconductor optical amplifier (SOA), the purely optical OR gate is characterized by the characteristics the gain saturation and wavelength conversion executed.
Deshalb kann die vorliegende Erfindung einfach zum Ausführen der rein optischen ODER-Logikoperation bei den beliebigen Punkten komplizierter optischer Schaltungen, wie optischen Rechen- und rein optischen Signalverarbeitungssystemen, angelegt werden. Ebenfalls kann die vorliegende Erfindung nicht nur durch Ausführen rein optischer Logikelemente, wie rein optischer NOR, NAND, XOR und AND-Gatter, angelegt werden, sondern ebenfalls zum Bilden rein optischer Hochgeschwindigkeit-Logikelemente, welche bei mehr als 10 Gbit/s eingesetzt werden.Therefore For example, the present invention is easy to perform the all-optical OR logic operation at any point of complicated optical circuits, such as optical computing and all-optical signal processing systems, be created. Also, the present invention can not only by running purely optical logic elements, such as purely optical NOR, NAND, XOR and AND gates, but also to form optical high-speed logic elements which are more than 10 Gbit / s are used.
Obwohl die vorliegende Erfindung entlang mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, verdeutlicht dies lediglich bevorzugte Ausführungsformen, aber begrenzt nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß vielfältige Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Geist und den Bereich der vorliegenden Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.Even though the present invention along with the accompanying drawings This only illustrates preferred embodiments, but does not limit the scope of the present invention. It is for the It will be apparent to those skilled in the art that various modifications be performed can, without the spirit and scope of the present invention, as he through the attached claims is defined, leave.
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Effective date: 20120103 |